CN1193142C

CN1193142C - 采用逆作法处理软弱地基的施工方法

Info

Publication number: CN1193142C
Application number: CNB021162247A
Authority: CN
Inventors: 耿兆统; 陈忍清; 姜锋
Original assignee: Jinjiang Enhancing And Water-Proof Technology Development Co Ltd Changzhi City
Current assignee: Jinjiang Enhancing And Water-Proof Technology Development Co Ltd Changzhi City
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: CN1369596A

Abstract

采用逆作法处理软弱地基的施工方法，属于建筑施工技术领域。一般工程中，针对软弱地基要经过人工加固处理，其处理的方法有机械压实、换土垫层、打桩等。按照传统方法处理，不仅工程造价太高，占用工期长，而且质量隐患难以根除，对于复杂性软弱地基，有的无法施工。本发明提供的施工方法与一般工程顺序相反，先不进行地基处理，而是在了解原地基土质情况后，先进行基础及部分主体结构的施工，当地基上部荷载达到原有地基承载力时，插入地基处理——压力注浆，与上部结构同步施工。解决了复杂性软弱地基处理的难题，具有地基处理不占用工期、操作简便、灵活等优点。

Description

采用逆作法处理软弱地基的施工方法

一、技术领域

本发明属于建筑施工技术，涉及一种处理软弱地基的逆作方法。

二、背景技术

万丈高楼平地起，任何建筑物都要建造在地基上面，地基作为建筑物的摇篮，在整个建筑结构中起着举足轻重的作用。无论是工业建筑还是民用建筑，其全部荷载都由基础传给地基，而地基承载力的大小和承载能力的好坏，则决定于地基土层的种类和物理、力学性质。建筑事故的发生，不少与地基问题有关，特别是在一些炉灰杂填、沟洞纵横、地质条件比较复杂的区域建设，往往因勘察、设计、施工考虑不周或环境和使用情况改变，而引起地基工程事故的发生，导致建筑物产生不均匀下沉，轻则出现裂缝、倾斜，削弱和破坏结构的整体性、耐久性，造成隐患；重则地基失稳，导致建筑物倒塌，危害人民生命财产的安全。

一般工程中，针对软弱地基(指主要由淤泥、冲填土或其他高压缩性土层构成的地基)要经过人工加固处理后，才能在其上面建造房屋。处理一般软弱地基的传统方法有机械压(夯)实、堆载予压、换土垫层、打桩等。对于复杂性软弱地基土层，如饱和粉土、护城河沟杂填土、河滩堆积土层、山坡地质、大厚度粉煤灰杂填土、湿陷性黄土、风化岩、流沙、浅水位以及受地质勘探限制无法查清深层是否有软弱层、墓穴、空洞等类型，如果仍按传统方法先进行地基处理施工，往往因地质条件复杂，不仅工程造价太高，占用工期很长，而且质量隐患难以彻底根除，有些特殊的复杂性软弱土层，对于工程设计和施工人员来说，就像医生遇上了疑难杂症，有时无论花多少钱也根本无法解决，使工程不可能在这些区域建设。

三、发明内容

本发明的目的在于针对上述处理软弱地基施工中存在的问题，提供一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，使得根本无法处理的复杂性软弱地基区域工程建设成为可能，同时地基处理不占用工期，它与主体结构同时施工。另外，还具有操作简便灵活，施工占用空间小、环境影响少、工期短、质量好等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，与一般工程施工顺序正好相反，先不进行地基处理，而是在了解原地基土层的情况下，先进行基础、部分主体结构层的施工，当地基上部荷载达到原有地基承载力(F_K)时，才开始实施地基处理——压力注浆，并与上部结构同步进行施工。这种处理软弱地基的逆作法施工技术，是通过注浆对地基施加的力，和上部结构荷载作用在地基上的力相平衡，来达到建筑物不产生沉降的要求。即应满足F_K+F_Z＝F_S的平衡条件，其中F_Z为注浆后增加的承载力，F_S为上部结构和基础自重荷载，F_K为原有地基承载力值。

注浆技术早在八十年代，我国就广泛用于已有建筑物地基加固、坝基堵漏、坑边固沙堵漏等工程。对于新建工程的复杂性软弱地基，采用逆作法注浆处理是本发明的主要特征。逆作法处理软弱地基的注浆技术，是包括机械钻孔、插管、封口、注浆等工艺步骤的一种对角、等量、多次注浆法。所谓对角，是指在加固范围内设二排以上的多排注孔，注浆操作顺序采用间隔跳跃、对角同时灌注的方法，即采取纵向跟踪，横向对角，两孔同时灌注的方法，两孔孔距一般不小于3米。所谓等量，是指每次注入量相等，一般控制在0.25-1吨。所谓多次，是指按设计的单孔注入量分多次注入，间隔时间一般采用4-7小时。

所述的采用逆作法处理软弱地基的注浆工艺步骤：(1)机械钻孔，应根据设计要求的孔径、孔深、孔眼倾角、扩散半径，逐个确定钻孔位置，采用一般机械钻孔。孔深和孔眼倾角视基础深度和宽度而定，一般情况下，实际深度为伸入硬土层0.5M为准，孔底端位置应居基础中心线部位。(2)插管，采用3/4’PVC管或钢管，长度比钻孔深度少500mm(应留出地面以上的连接部分)。(3)封口，采用“三水浆”和管套密封，封口深度一般为2-4M，捣固密实。(4)注浆，分单管单液法和双管双液法两种工艺，单管单液注浆法即采用水泥、水、水玻璃按1∶0.65∶0.03比例配合、搅拌而成所谓“三水浆”，通过高压注浆泵单管注入基土中。双管双液注浆法即将水泥浆和水玻璃按1∶0.3比例分别用两管、两台泵或一台双缸独立分开的泵，同时注入基土中。注浆顺序采取先外后内，即先行外围封闭，而后处理内部的一般原则。

本发明的优点和效果：

1、解决了在复杂性软弱地基上进行工程建设的难题。

在软弱地基上建筑施工，用传统的地基处理方法造价高、工期长，遇上复杂性软弱地基有时根本无法施工。由于本发明是在建筑工程施工的同时，当地基上部荷载达到原有地基承载力的状态下，适时切入地基处理的注浆逆作施工，这样，上部荷载对地基承载的要求是通过逆作法注浆对地基施加的力，和上部荷载作用在地基上的力，是以建筑物不产生沉降的平衡条件下完成的。因此，较传统方法使得处理一般性软弱地基更简便，处理复杂性软弱地基，特别是那些疑难杂症和根本无法处理的软弱地基成为可能。

2、地基处理不占用工期。

一般工程建设，地基处理都需占用一定的工期，对于复杂性地基处理，由于设计、施工、检测等过程的复杂，更使工期过长。本发明的地基处理既不在土建前进行，也不在工程完工后施工，而是与主体工程同步进行，无工期占用可谈。因此，地基的加固施工不会影响工程本身的进度，特别对那些时间要求紧迫、有限制的工程，抢了时间，更加实用。

3、提高了地基的承载力，确保工程稳定、可靠。

由于本发明采用了新型注浆技术——对角等量多次注浆法，“三水浆”经挤压、渗流、劈裂强行注入基土后，基土内部产生了相应的物理应变和化学反应，最大限度地挤出饱和土层的水份、空气，挤密土骨架，人工加快基土的固结度，提高基土的抗压、抗剪、抗震动、抗液化能力，从而提高了地基的承载力和压缩模量；合理安排灌注顺序，控制施工速度不要过快，防止浸湿区域连成一片，避免发生附加沉降，确保了工程质量。曾对注浆孔剖析检验，观察开挖浆孔，形成了灯泡状水泥桩，其周围密布有浆液铸成的鱼翅状板，板与板之间纵横交错，牢牢地嵌入基土中，可以看到浆液通过基土孔隙渗流劈裂而入，所到之处均与基土胶结为一体，形成坚硬的持力层。可见，地基土质挤密、固结效果明显，加固作用可靠。因此确保了建筑物的长久稳定。

4、操作方便、用料简单。

本发明所采用的注浆工艺基本上同现有技术，操作步骤比较简单。“三浆水”的配比及其他操作要点可视工程实际情况，适时掌握、调整，施工不受场地限制，狭窄的、矮小的空间均可施工，具有操作方便、灵活的优点。另外，注浆材料选用廉价的水泥为主材，添加少量的水玻璃，规模小、投资少。操作过程中噪声与振动小，对环境影响少。

四、附图说明

图1是本发明的注浆孔位布置及施工顺序示意图，图中1、2、3、4表示对角、同时灌注的孔位顺序。

五、具体实施方式

一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其施工工艺步骤如下：

1、准备工作。工程施工前，针对它所座落的场地条件、类型、等级、特征收集地质资料，掌握地质勘探报告中的地基承载力值(F_K)，结合工程上部结构荷载对地基的要求，确定对软弱土层处理的深度和范围。

2、主体工程施工。在了解原地基土层的情况下，先进行基础、部分主体结构的施工，施工的层数以原有地基承载力(F_K)为依据，一般主体结构进行到二层或三层封顶，切入地基处理施工。具体可承受若干楼层重，要按每平方米附加自重(KN/M²)核算原F_K值，满足：KN/M²≤F_K。

3、插入逆作法处理软弱地基。当地基上部荷载达到原有地基承载力(F_K)，立即进行注浆处理地基的逆作施工，并与上部结构同步进行。即应满足：F_K+F_Z＝F_S的平衡条件，其中F_Z为注浆后增加的承载力，F_S为上部结构和基础自重荷载，F_K为原有地基承载力值。

采用逆作法处理软弱地基的注浆工艺步骤包括：(1)机械钻孔，采用的机械为TXU-75油压钻机、空压机、凿岩机；根据设计要求逐个确定钻孔位置、孔深、孔眼倾角、扩散半径；孔位受地形限制时，可按照以孔底到地面点为中心，至孔位为半径的360度弧线任意位置的原则进行变换；钻孔一般采用无水钻；孔深和孔眼倾角视基础深度和宽度而定，一般伸入硬土层0.5米，孔底端应居基础中心线部位，偏差应小于300毫米。(2)插管，插管前应检查管孔是否畅通，插管采用3/4’PVC管或钢管，插管深度要保证比钻孔深度短500毫米。(3)封口，它是操作过程的关键一环，孔封不严密不能注浆，封口材料有黄麻布袋、水泥浆、混凝土、橡皮球等，封口深度一般为2-4米，捣固密实。(4)注浆，分单管单液法和双管双液法两种，注浆液由水泥浆再加水玻璃搅拌而成，俗称“三水浆”。单管单液注浆法，采用水泥∶水∶水玻璃＝1∶0.65∶0.03的配合比例，搅拌均匀，通过高压注浆泵，边搅拌边排浆注入基土中。双管双液注浆法，是将水玻璃和水泥分成两种浆液，按水泥浆∶水玻璃＝1∶0.3的配合比例，搅拌均匀后，用两台泵或一台双缸独立分开的泵同时注入基土中。单管单液法造价低，广泛用于对地基无特殊要求的建筑物中，双管双液法凝结时间快、造价稍高，一般用于对地基有特殊要求的建筑中。

为了确保工程质量，在注浆操作方面，采用了一种对角等量多次注浆法。(1)对角：实际工程加固时，由于基础尺寸比荷载试验承压板面积大，尤其是条形基础、筏板基础，当各孔注浆间隔跳跃进行时，浸湿区在基础底面范围内所占的比例比荷载试验时要小得多，在局部范围内地基土因浸湿造成的强度降低，可通过相邻未被浸湿地基多承担一部分荷载来调整。如图1所示，大多数工程施工中，需布置二排或三排以上的多排孔注浆，采用对角注浆，即纵横一个方向跟踪，一个方向对角，同时灌注，如图中所示先注孔位1，再注孔位2，......这样不论任何奇数方块都是对角、间隔跳跃灌注。同时灌注的两孔距离越远越好，一般不小于3米。(2)等量：每次注入量，以不发生附加下沉为限，一般控制在0.25-1吨。(3)多次：按设计单孔注入量，分多次注入达到要求，以浆液固态的阶段时间，作为前后注浆的间隔时间，一般为4-7小时。

工程质量检测：采用以水准仪为主，经纬仪测量为辅的手段来检测建筑物的沉降变化，配合施工全过程，以控制工程质量。施工中，应重点注意注浆点及近边情况，附加下沉较快的位置应不停顿地观测，根据测量数据，及时作出调整注浆孔位或暂停注浆的决定，保证工程质量。采用这种建筑物变位实测法，对采用本发明施工的工程进行测控，均达到了设计标准。

工程实例如下：

1、潞城市银桥商场工程

地基类型：浅水位，饱和粉粘土层，F_K值为70～80Kpa

结构类型：四层框架结构，局部五层，一字型。

地基处理方法：采用级配碎石层挤水，然后进行结构施工，至二层时采用逆作法进行地基处理。

检测结果：沉降值最大点位为6mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。

使用效果：该楼使用六年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。

2、长治市房地产公司8#9#楼工程

地基类型：深杂填土厚9～10m承载力仅为70Kpa。

结构类型：六层砖混结构、一字型。

地基处理方法：当主体工程进行至二层时，采用逆作法进行地基处理。

检测结果：沉降值最大点位为4mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。

3、晋城市郊公安局办公楼工程

地基类型：风化岩夹煤灰层，承载力仅为80Kpa。

结构类型：五层砖混结构、一字型。

地基处理方法：该地基深处无法处理，当主体工程进行至三层时，采用逆作法实施地基处理。

4、长治市花园路家属楼，增设2个单元工程

地基类型：杂填土承载力仅为90Kpa。

结构类型：五层砖混结构、一字型。

地基处理方法：在其主体工程进行至二层时，同步实施逆作法施工，进行地基处理。

检测结果：沉降值最大点位为3mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。

使用效果：该楼使用五年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。

5、长治市煤气公司3#住宅楼工程

地基类型：该场地为虚铺杂填的护城沟边坡，含水量高，F_K值仅为60Kpa。

结构类型：六层砖混结构、一字型。

地基处理方法：其主体结构进行至一层封顶时，同步实施逆作法进行地基处理。

检测结果：沉降值最大点位为2mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。

6、晋城市金桥集团家属楼工程

地基类型：复杂性地基，基底下4～5m有倾斜基岩，并出现裂隙及流沙。

结构类型：六层砖混结构、一字型。

地基处理方法：其主体工程进行至三层时，同步实施逆作法施工进行地基处理。

使用效果：该楼使用二年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。

7、阳城县润城村小学教学楼工程

地基类型：典型的不均匀、滑坡类型地基。

结构类型：型建筑四层框架结构。

地基处理方法：当框架结构进行至三层时，同步实施逆作法施工进行地基处理。

8、阳城县润城村1#～6#商住楼工程

地基类型：河漫滩、深层流沙型地基。

结构类型：六层砖混结构，其中一层为框架结构。

地基处理方法：当主体结构进行至二层～三层时，适时同步进行逆作法地基处理施工。

使用效果：完工后至今，没有出现任何质量隐患，使用正常。

Claims

1、一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的施工方法是：先进行建筑工程基础及部分主体结构的施工，当地基上部荷载达到原有地基承载力(F_K)时，开始插入注浆处理软弱地基的逆作施工，并与上部结构同步施工的方法。

2、按照权利要求1所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆处理软弱地基的逆作施工，应满足：F_K+F_Z＝F_S的平衡条件，其中F_Z为注浆后增加的承载力，F_S为上部结构和基础自重荷载，F_K为原有地基承载力值。

3、按照权利要求1所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆处理软弱地基的逆作施工，是包括：机械钻孔、插管、封口、注浆工艺步骤的一种对角、等量、多次注浆法，即：采取多排孔注浆，纵横间隔跟踪对角同时灌注，每次注入量相等，间隔时间地注入的方法。

4、按照权利要求3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的对角同时灌注，其两孔距离不小于3米；所述的每次注入量控制在0.25～1吨；所述的间隔时间为4～7小时。

5、按照权利要求3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆工艺为单液注浆法，即：采用水泥、水、水玻璃按1∶0.65∶0.03比例配合搅拌而成“三水浆”，通过高压注浆泵单管注入基土中。

6、按照权利要求3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆工艺为双管双液注浆法，即将水泥浆和水玻璃按1∶0.3比例配合搅拌均匀后，分别用两管、两台独立分开的注浆泵同时将上述浆液注入基土中。